Elektromagnetyzm
Zmienny strumień magnetyczny (ΔB)
Naciśnij Play — B oscyluje, a Φ(t) i SEM(t) rysują się na wykresie.
Zmienny strumień magnetyczny (ΔB) — interaktywna symulacja: Elektromagnetyzm. Naciśnij Play — B oscyluje, a Φ(t) i SEM(t) rysują się na wykresie. Bezpłatne wirtualne laboratorium fizyki w przeglądarce z pomiarami na żywo w SI i samouczkiem prowadzonym.
Prawo Faradaya
Naciśnij Play — B oscyluje, a Φ(t) i SEM(t) rysują się na wykresie.
Prawo Faradaya: EMF = −dΦ/dt, gdy strumień magnetyczny Φ = BA przez pętlę się zmienia. Tu B oscyluje, a pole A pozostaje stałe, więc Φ(t) podąża za B(t). Naciśnij Odtwórz — wykres wykreśli Φ i indukowaną SEM; pik EMF następuje przy największym |dB/dt|, nie przy maksimum samego B.
- EMF = −dΦ/dt
- Φ = BA
Krótki opis badania
Zaplanuj pytanie, zanim otworzysz pracownię
Krótki opis odzwierciedla stronę statyczną: pytanie badawcze, konkurujące przewidywania, role zmiennych, prawo rządzące i co mierzyć.
Pytanie badawcze
Pętla drutu siedzi w polu magnetycznym, którego natężenie oscyluje w czasie (powierzchnia pętli pozostaje stała). Czy w pętli pojawia się SEM, choć sama pętla się nie porusza?
Prognozy do rozważenia
- Nie — SEM wymaga fizycznego ruchu pętli lub źródła pola.
- Tak — prawo Faradaya mówi, że zmienny strumień indukuje SEM, nawet w nieruchomej pętli, byle pole samo się zmieniało.
- SEM pojawia się tylko, gdy pętla porusza się przez pole.
Role zmiennych
Co ustawiasz:
- Czas t (s)
Co mierzysz:
- SEM indukowana (mV)
Jak przebiega badanie
- Otwórz preset changing-flux-b i naciśnij Reset. Powierzchnia pętli jest ustalona: 0.02 m²; pole oscyluje jak B(t) = 0.6 T × (1 + 0.5 sin(2π × 0.4 Hz × t)).
- Włącz odczyt indukowanej SEM.
- Odczytaj indukowaną SEM w każdym podanym czasie.
Równanie rządzące
Prawo Faradaya (zmienne pole) — Φ = B·A
Strumień magnetyczny przez pętlę to Φ = BA. Gdy B zmienia się w czasie (przy stałej A), prawo Faradaya daje indukowaną SEM EMF = −dΦ/dt = −A·dB/dt — proporcjonalną do powierzchni pętli i tempa zmian pola.
Co karta do druku każe uczniom wyliczyć
- Dla jednej próby oblicz EMF = −A·dB/dt = −A·B₀·0.5·ω·cos(ωt), używając A = 0.02 m²; B₀ = 0.6 T; ω = 2π×0.4 rad/s. Porównaj z tabelą.
- Wyjaśnij, dlaczego indukowana SEM jest proporcjonalna do tego, jak SZYBKO pole się zmienia (dB/dt), a nie do wartości chwilowej pola — SEM może być duża nawet gdy B jest blisko swojej średniej, jeśli B zmienia się tam szybko.
Gdzie to wychodzi poza pracownię
- To podstawowa zasada prądnicy AC: zamiast zmieniać B wprost, prądnica obraca pętlę w stałym polu, co zmienia strumień równie skutecznie. Wyjaśnij, dlaczego konstrukcja prądnic zwykle obraca cewkę zamiast oscylować magnesem.
- Znak minus w EMF = −dΦ/dt (reguła Lenza) oznacza, że prąd indukowany przeciwdziała zmianie, która go wywołała. Wyjaśnij, co fizycznie znaczy „przeciwdziałanie zmianie” dla pętli w narastającym polu i w malejącym polu.
- AP Physics 2 — Unit 12: Magnetism and Electromagnetism
- AP Physics C: Electricity and Magnetism — Unit 13: Electromagnetic Induction
- IB Physics — D.4 Induction
- General High School Physics — Magnetism & electromagnetism
- NGSS High School Physics — Electric current and magnetic fields
- Witamy w zmiennym strumieniu B
- Zaznacz pętlę
- Naciśnij Play
- SEM ze zmiennego B
- Otwórz panel Właściwości
- Udało się!
Otwórz interaktywną symulację, zbuduj scenę, naciśnij Play i badaj z pomiarami na żywo oraz przewodnikiem.
Otwórz interaktywną pracownię →